DE112006003353T5 - Umrichter - Google Patents

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DE112006003353T
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Koji Fuji-shi Noda
Michika Fuji-shi Uesugi
Hiroshi Mochikawa
Harunobu Fuji-shi Nukushina
Keiichi Fuji-shi Ishida
Takahisa Fuji-shi Endo
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Toshiba Carrier Corp
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Abstract

Umrichter gekennzeichnet durch:
ein Paar von Hauptschaltungs-Schaltelementen, die mit einer Gleichspannungsquelle verbunden sind und die Leistung zu einer induktiven Last durch eine AN/AUS-Ansteuerung zuführen, wobei zumindest ein Hauptschaltungs-Schaltelement des Paares einen FET umfasst;
eine Diode, die antiparallel mit jedem des Paares von Hauptschaltungs-Schaltelementen verbunden ist;
eine Umkehrspannungs-Anlegvorrichtung, die eine Umkehrspannung, die niedriger als eine Spannung der Gleichstromleistungsquelle ist, an die Diode anlegt, die antiparallel mit dem FET verbunden ist;
eine erste PWM-Grundsignal-erzeugende Vorrichtung, die ein erstes PWM-Grundsignal zum AN/AUS-Ansteuern des Paares von Hauptschaltungs-Schaltelementen erzeugt;
eine zweite PWM-Grundsignal-erzeugende Vorrichtung, die ein zweites PWM-Grundsignal mit einer Phasenvorauseilung in Bezug auf das erste PWM-Grundsignal erzeugt; und
eine Einzelschusspuls-erzeugende Vorrichtung, die ein Umkehrspannungs-Anlegsignal basierend auf dem zweiten PWM-Grundsignal erzeugt, wobei das Umkehrspannungs-Anlegsignal zum Ansteuern der Umkehrspannungs-Anlegvorrichtung für einen vorbestimmten Zeitraum dient.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Umrichter zum Zuführen von Leistung zu einer induktiven Last, wobei der Umrichter einen FET in zumindest einem der Hauptschaltungs-Schaltelemente verwendet.
  • Hintergrundstand der Technik
  • In den letzten Jahren sind MOSFETs, wie zum Beispiel ein Supersperrschicht-MOSFET, hoch effizient mit einem niedrigen An-Widerstand entwickelt worden. Darüber hinaus ist herkömmlicher Weise ein Umrichter zum Antreiben einer induktiven Last vorgeschlagen worden, wobei der Umrichter einen MOSFET als ein Schaltelement verwendet, das in einer Inverterschaltung innerhalb des Umrichters bereitgestellt wird (siehe Japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. Hei 10-327585 und hiernach bezeichnet als die „Offizielles Amtsblatt – Official Gazette", wenn erforderlich).
  • In dem Umrichter in diesem Vorschlag sind Umkehrspannungs-Anlegschaltungen jeweils bereitgestellt, um einen Verlust zu verringern, der von einem Umkehrstrom verursacht wird, der gemäß dem AN/AUS eines MOSFET, der als ein Schaltelement dient, in einer parasitären Diode erzeugt wird (eine Diode, die natürlicherweise auf einer Schaltung auf Grund der Struktur des MOSFETs erzeugt wird), die antiparallel mit dem MOSFET verbunden ist. Wenn nämlich einer der MOSFETs sich von AN zu AUS ändert, legt diese Umkehrspannungs-Anlegschaltung eine Umkehrspannung an die parasitäre Diode vor der AN-Zeitsteuerung des anderen FETs an, der mit dem vorherigen MOSFET gepaart ist. Die angelegte Umkehrspannung basiert auf einem Ansteuersignal, das durch Kombinieren eines PWM-(Pulsweitenmodulation – Puls Width Modulation)-Grundsignal mit einem AUS-Signal des MOSFETs erzeugt wird, von dem die Umkehrspannung angelegt wird, wobei das PWM-Grundsignal durch Vergleichen eines Dreieckswellenformsignals mit einem Referenzsignal erzeugt wird, wobei das Referenzsignal auf einer Referenzfrequenz und einer Referenzspannung basiert.
  • Offenbarung der Erfindung
  • In dem oben beschriebenen offiziellen Amtsblatt werden ein Signal, das durch Verarbeiten des PWM-Grundsignals erhalten wird und ein Schaltsignal nach einer Verzögerung zum Verhindern eines gleichzeitigen AN der Schaltelemente für die Erzeugung eines Ansteuersignals für die Umkehrspannungsanlegung verwendet.
  • Jedoch kann gewöhnlicher Weise aufgrund einer Beziehung zwischen der Pulsweite des PWM-Grundsignals und der Verzögerungszeit einer Verzögerungsschaltung das Ansteuersignal für ein Anlegen der Umkehrspannung nicht erfolgreich erzeugt werden.
  • Diese Situation wird genauer beschrieben. 13 ist ein Zeitdiagramm, das den AN- oder AUS-Zustand jedes Signals zeigt, das basierend auf dem PWM-Grundsignal erzeugt wird, das aus einem Referenzsignal und einem Dreieckswellenformsignal erzeugt wird. Bezugszeichen von „t1" bis „t6" werden den jeweiligen Pulsen des PWM-Grundsignals gegeben. In diesem Zeitdiagramm wird jeweils ein Paar von Hauptschaltungs-Schaltelementen als ein „Oberarm" und ein „Unterarm" bezeichnet und ein „Oberarm-Schaltsignal" und ein „Unterarm-Schaltsignal" sind Signale, die ausgegeben werden, um die jeweiligen MOSFETs anzusteuern, die Schaltelemente sind. Darüber hinaus sind ein „Oberarm-Umkehrspannungsanlegsignal" und ein „Unterarm- Umkehrspannungsanlegsignal" Signale, die ausgegeben werden, um Schaltelemente anzuweisen (hiernach bezeichnet als die „Umkehrspannungs-Anlegschaltelemente"), die Umkehrspannungen anzulegen, wobei die Schaltelemente jeweils in der Umkehrspannungs-Anlegschaltung bereitgestellt sind und die Umkehrspannung an ihre entsprechende parasitäre Diode anlegen.
  • Wenn das PWM-Grundsignal, wie oben im Zeitdiagramm aus 13 gezeigt, erzeugt wird, wird eine bestimmte Verzögerung nach dem Oberarm-Schaltsignal zum Ansteuern des MOSFETs der Oberarm-Änderungen von AN zu AUS bereitgestellt und dann wird, wie als die durchgezogene Linie a gezeigt, die Umkehrspannung an die parasitäre Diode des MOSFETs des Oberarms angelegt (das Oberarm-Umkehrspannungsanlegsignal wird eingeschaltet). Darüber hinaus wird in ähnlicher Weise, nachdem sich das Unterarm-Schaltsignal zum Ansteuern des MOSFETs des Unterarms von AN zu AUS ändert, wie durch die durchgezogene Linie b gezeigt, die Umkehrspannung an die parasitäre Diode des MOSFETs des Unterarms angelegt (das Unterarm-Umkehrspannungsanlegsignal wird eingeschaltet).
  • Falls ein AN-Signal gleichzeitig an ein Paar von MOSFETs angelegt wird, die auf den Ober- und Unterarmen bereitgestellt sind, wird das Paar von MOSFETs normalerweise kurzgeschlossen. Aus diesem Grund verzögert eine Verzögerungsschaltung das tatsächliche AN-Signal des MOSFETs von dem PWM-Grundsignal um eine vorbestimmte Zeit (hiernach wird diese Zeit als eine „Totzeit" oder eine „Verzögerungszeit" bezeichnet und diese Zeitbreite wird als „td" bezeichnet), um die Zeitsteuerung des AN-Signals zu verschieben, das an jeden der Ober- und Unterarme angelegt wird. Wie durch die gepunktete Linie c aus 13 gezeigt, wird, falls die Pulsweite des PWM-Grundsignals kleiner als die Zeitbreite td der Totzeit ist (siehe einen Puls „t5" in dem PWM-Grundsignal), das AN-Signal zum Ansteuern des Unterarms nicht erzeugt. Jedoch wird gewöhnlicher Weise die Zeitsteuerung für eine Änderung von AN zu AUS des Schaltelementes nach einer Verzögerung grundsätzlich als die Basis für das Signal zum Anlegen der Umkehrspannung verwendet. Wenn demgemäß das Unterarm-Schaltsignal AUS bleibt, wird das Unterarm-Umkehrspannungsanlegsignal, das unter der Voraussetzung ausgegeben werden soll, dass das Unterarm-Schaltsignal sich von AN zu AUS geändert hat, nicht erzeugt (dies ist mit der gepunkteten Linie in dem „Unterarm-Umkehrspannungsanlegsignal" aus 13 gezeigt) und daher wird die Umkehrspannung nicht an die parasitäre Diode des MOSFETs des Unterarms angelegt. Aus diesem Grund ist es unmöglich, den Umkehrstrom zu steuern, der bei dieser Zeitsteuerung erzeugt wird und in die parasitäre Diode fließt.
  • Bemerke, dass das in dem oben beschriebenen offiziellen Amtsblatt beschriebene System ein Signal, das durch Verarbeiten (Verzögern) des PWM-Grundsignals und ein Schaltsignal für das Schaltelement verwendet werden, wobei das Schaltsignal nach einer Verzögerung erhalten wird, um das Signal zum Anlegen der Umkehrspannung zu erzeugen. Jedoch ist es in diesem Dokument unklar, wie das verarbeitete PWM-Grundsignal zu erzeugen ist und daher ist es nicht offensichtlich, ob das System den oben-beschriebenen Zustand behandeln kann oder nicht, in dem das Schaltsignal des Schaltelements nicht ausgegeben wird.
  • Darüber hinaus werden anders als das oben-beschriebene Problem, dass das Schaltsignal zum Anlegen der Umkehrspannung nicht erfolgreich aufgrund der Beziehung zwischen der Pulsweite des PWM-Grundsignals und der Verzögerungszeit der Verzögerungsschaltung erzeugt werden kann, unten ebenso weitere Probleme dargestellt.
  • Wenn zum Beispiel der Tastgrad des PWM-Grundsignals sich 0% annähert, wird die AN-Zeit des Umkehrspannungs-Anlegschaltelementes größer als die AN-Zeit des Hauptschaltungs-Schaltelementes (FET), so dass ein verschwenderischer Umkehrstrom fließen kann.
  • Falls darüber hinaus die Umkehrspannungs-Anlegschaltung als eine Logik-Schaltung ohne ein Einschließen eines Mikrocomputers konfiguriert ist, wie in dem oben beschriebenen offiziellen Amtsblatt, ist es dann beim Durchführen einer Kurzschlussprüfung oder Ähnlichem schwierig, getrennt zu bestimmen, ob jedes des Hauptschaltungs-Schaltelementes und der Umkehrspannungs-Anlegschaltung eine Abnormalität aufweist oder nicht. Falls darüber hinaus versucht wird, dies getrennt zu bestimmen, ist die Hinzufügung einer neuen Schaltung erforderlich, was nicht praktisch ist.
  • Die vorliegende Erfindung ist durchgeführt worden, um die oben-beschriebenen Probleme zu lösen und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Umrichter bereitzustellen, der in der Lage ist, sicher eine Umkehrspannungs-Anlegschaltung zu betreiben, selbst falls die Pulsweite eines PWM-Grundsignals kürzer als die Totzeit ist. Darüber hinaus ist es ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Umrichter bereitzustellen, der in der Lage ist, einen verschwenderischen Stromfluss zu verhindern, der von der Tatsache verursacht sein könnte, dass ein Signal, das an eine parasitäre Diode angelegt wird, AN bleibt, obwohl das Ansteuersignal eines Hauptschaltungs-Schaltelementes bereits AUS ist. Darüber hinaus ist es noch ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung einen Umrichter bereitzustellen, der in der Lage ist, eine Abnormalitätsdiagnose eines Hauptschaltungs-Schaltelementes und einer Umkehrspannungs-Anlegschaltung getrennt während einem Starten einer Inverterschaltung durchzuführen.
  • Gemäß einem ersten Aspekt hinsichtlich einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Umrichter: ein Paar von Hauptschaltungs-Schaltelementen, die mit einer Gleichspannungsquelle verbunden sind und die Leistung zu einer induktiven Last durch eine AN/AUS-Ansteuerung zuführen, wobei zumindest eines des Paares einen FET umfasst; eine Diode, die antiparallel mit jedem des Paares von Hauptschaltungs-Schaltelementen verbunden ist; eine Umkehrspannungs-Anlegvorrichtung, die eine Umkehrspannung, die niedriger als eine Spannung der Gleichstromleistungsquelle ist, an die Diode anlegt, die antiparallel mit dem FET verbunden ist; eine erste PWM-Grundsignal-erzeugende Vorrichtung, die ein erstes PWM-Grundsignal zum AN/AUS-Ansteuern des Paares von Hauptschaltungs-Schaltelementen erzeugt; eine zweite PWM-Grundsignal-erzeugende Vorrichtung, die ein zweites PWM-Grundsignal mit einer Phasenvorauseilung in Bezug auf das erste PWM-Grundsignal erzeugt; und eine Einzelschusspuls-erzeugende Vorrichtung, die ein Umkehrspannungs-Anlegsignal basierend auf dem zweiten PWM-Grundsignal erzeugt, wobei das Umkehrspannungs-Anlegsignal zum Ansteuern der Umkehrspannungs-Anlegvorrichtung für einen vorbestimmten Zeitraum dient.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt hinsichtlich der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Umrichter: ein Paar von Hauptschaltungs-Schaltelementen, die mit einer Gleichspannungsquelle verbunden sind und die Leistung zu einer induktiven Last durch eine AN/AUS-Ansteuerung zuführen, wobei zumindest eines des Paares einen FET umfasst; eine Diode, die antiparallel mit jedem des Paares von Hauptschaltungs-Schaltelementen verbunden ist; eine Umkehrspannungs-Anlegvorrichtung, die eine Umkehrspannung, die niedriger als eine Spannung der Gleichstromleistungsquelle ist, an die Diode anlegt, die antiparallel mit dem FET verbunden ist; eine Schaltsignal-erzeugende Vorrichtung, die ein Schaltsignal des Paares von Hauptschaltungs-Schaltelementen basierend auf einem PWM-Grundsignal erzeugt, um das Paar der Hauptschaltungs-Schaltelemente AN/AUS-anzusteuern; eine Einzelschusspuls-erzeugende Vorrichtung, die ein Umkehrspannungs-Anlegsignal zum Betreiben der Umkehrspannungs-Anlegvorrichtung bei einer vorbestimmten Zeitsteuerung erzeugt und eine Signalkorrekturvorrichtung zum Empfangen eines Umkehrspannungs-Anlegsignals und eines Schaltsignals an den FET, an den eine Umkehrspannung basierend auf dem Umkehrspannungs-Anlegsignal angelegt wird und weiter zum Ausgeben des eingegebenen Umkehrspannungs-Anlegsignals wie dieses ist, wenn das Schaltsignal AUS ist und Ausschalten des eingegebenen Umkehrspannungs-Anlegsignals, wenn das Schaltsignal AN ist
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Gesamtkonfigurationsdiagramm, das einen Umrichter in einer ersten Ausführungsform zeigt.
  • 2 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Mikrocomputers in der ersten Ausführungsform zeigt.
  • 3 ist ein Zeitdiagramm, das die Wellenformen von Signalen zeigt, die in dem Mikrocomputer erzeugt werden.
  • 4 ist ein Gesamtkonfigurationsdiagramm, das einen Umrichter in einer zweiten Ausführungsform zeigt.
  • 5 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Mikrocomputers in der zweiten Ausführungsform zeigt.
  • 6 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Umkehrspannungs-Anlegsignalkorrekturvorrichtung in der zweiten Ausführungsform zeigt.
  • 7 ist ein Zeitdiagramm, das Umkehrspannungs-Anlegsignale vor und nach einer Korrektur von der Umkehrspannungs-Anlegsignalkorrekturvorrichtung in der zweiten Ausführungsform zeigt.
  • 8 ist ein Gesamtkonfigurationsdiagramm, das einen Umrichter in einer dritten Ausführungsform zeigt.
  • 9 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Teils eines Mikrocomputers in der dritten Ausführungsform zeigt.
  • 10 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Teils eines Mikrocomputers in einer vierten Ausführungsform zeigt.
  • 11 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Teils eines Mikrocomputers in einer fünften Ausführungsform zeigt.
  • 12A ist ein Flussdiagramm, das ein Bestimmungsverfahren in der fünften Ausführungsform zeigt.
  • 12B ist ein Flussdiagramm, das das Bestimmungsverfahren in der fünften Ausführungsform zeigt.
  • 13 ist ein Zeitdiagramm, das Signale zeigt, die an ein Hauptschaltungs-Schaltelement und eine parasitäre Diode in einer herkömmlichen Ausführungsform angelegt werden.
  • Beste Ausführungsform der Erfindung
  • Hiernach wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
  • (Erste Ausführungsform)
  • Wie in 1 gezeigt, ist in einem Umrichter 1, der die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft, eine Inverterschaltung 3 in Serie mit einer Leistungsquellleitung einer Gleichspannungsquelle 2 verbunden und eine induktive Last 4, wie zum Beispiel ein Motor, ist zum Beispiel mit der Ausgangsseite der Inverterschaltung 3 verbunden.
  • Mit der Inverterschaltung 3 sind Oberseitenelement-MOSFETs 5u bis 5w und Unterseitenelement-MOSFETs 5x bis 5z, die Hauptschaltungs-Schaltelemente sind, in einer Dreiphasen-Brückenkonfiguration verbunden. Hier bilden die MOSFETs 5u und 5x, die MOSFETs 5v und 5y und die MOSFETs 5w und 5z jeweils ein Paar von Hauptschaltungs-Schaltelementen. Der MOSFET 5 umfasst einen Supersperrschicht-MOSFET. Dioden (parasitäre Dioden) 6u bis 6w und 6x bis 6z sind antiparallel zwischen einem Source-Anschluss und einem Drain-Anschluss der MOSFETs 5u bis 5w bzw. 5x bis 5z verbunden. Bemerke, dass obwohl diese Schaltelemente einen MOSFET mit niedrigem An-Widerstand umfassen, einer der MOSFETs jeden Paares der Hauptschaltungs-Schaltelemente ein IGBT sein kann und dass es in jenem Fall vorzuziehen ist, dass das Oberseitenelement ein IGBT ist und das Unterseitenelement ein MOSFET ist.
  • An einem Gate-Anschluss jedes Hauptschaltungs-Schaltelementes 5 sind jeweils Ansteuervorrichtungen 16u bis 16z bereitgestellt, so dass jedes Hauptschaltungs-Schaltelement 5 von einer Ausgabe der Ansteuervorrichtung 16 basierend auf einem Schaltsignal AN/AUS-angesteuert wird, das von einem Mikrocomputer 13 an jedes Hauptschaltungs-Schaltelement 5 ausgegeben wird.
  • Mit den Dioden 6u bis 6w und 6x bis 6z sind jeweils Umkehrspannungs-Anlegschaltungen 7u bis 7w und 7x bis 7z als die Umkehrspannungs-Anlegvorrichtungen verbunden. Die Umkehrspannungs-Anlegschaltung 7 umfasst eine Niederspannungs-Gleichspannungsquelle 8 mit einer niedrigeren Spannung als die Gleichspannungsquelle 2, während in den Umkehrspannungs-Anlegschaltungen 7x bis 7z eine Niederspannungs-Gleichspannungsquelle 8x geteilt wird. Die Niederspannungs-Gleichspannungsquelle 8 ist zwischen dem Source-Anschluss und dem Drain-Anschluss der MOSFETs 5u bis 5w bzw. 5x bis 5z verbunden.
  • Widerstände 9u bis 9w und 9x bis 9z sind in Serie mit der Niederspannungs-Gleichspannungsquelle 8 der Umkehrspannungs-Anlegschaltung 7 verbunden und darüber hinaus sind Kondensatoren 10u bis 10w und 10x bis 10z parallel verbunden. Der Widerstand 9 wird bereitgestellt, um einen Stromstoß zu verhindern, der mit dem Laden des Kondensators 10 verknüpft ist. Darüber hinaus sind Umkehrspannungs-Anlegschaltelemente 11u bis 11w und 11x bis 11z und Dioden 12u bis 12w und 12x bis 12z zum Verhindern eines Umkehrstroms an der Leistungsquellleitung der Niederspannungs-Gleichspannungsquelle 8 verbunden. Hier wird für das Umkehrspannungs-Anlegschaltelement 11 ein MOSFET mit einem geringen Leistungsverbrauch passend verwendet.
  • Schaltsignale, die von dem Mikrocomputer 13 ausgegeben werden, werden an die Umkehrspannungs-Anlegschaltung 7 über Einzelschusspuls-erzeugende Vorrichtungen 14u bis 14w und 14x bis 14z bzw. Gate-ansteuernde Vorrichtungen 15u bis 15w und 15x bis 15z zugeführt. Diese Einzelschusspuls-erzeugenden Vorrichtungen 14 und Gate-ansteuernden Vorrichtungen 15 führen ein AN-Signal zu dem Umkehrspannungs-Anlegschaltelement 11 in einer bestimmten Verzögerung zu, nachdem sich das Schaltsignal von AN zu AUS ändert und halten diese für eine vorbestimmte kurze Zeit eingeschaltet und schalten diese danach aus. Als ein Ergebnis kann das Umkehrspannungs-Anlegschaltelement eine Umkehrspannung an die (parasitäre) Diode 6 über einen Zeitraum anlegen, bevor und nachdem ein MOSFET, der mit dem entsprechenden MOSFET gepaart ist, sich von AUS zu AN ändert. Als ein Ergebnis kann ein Umkehrstrom, der in die (parasitäre) Diode fließt, die antiparallel mit dem MOSFET verbunden ist, unterdrückt werden.
  • Der Mikrocomputer 13 ist mit der Inverterschaltung 3 verbunden über: Ausgangsanschlüsse xA, uA, vC, yC, wE und zE zum Ausgeben der Schaltsignale, die an jedes Hauptschaltungs-Schaltelement 5 einer U-Phase bis W-Phase und X-Phase bis Z-Phase angelegt werden; und Ausgabeanschlüsse xB, uB, yD, vD, zF und wF zum Ausgeben von Signalen, die die Umkehrspannungs-Anlegschaltung 7 über die Einzelschusspuls-erzeugende Vorrichtung 14 und Gate-ansteuernde Vorrichtung 15 einer U-Phase bis W-Phase und X-Phase bis Z-Phase ansteuern.
  • Wie in 2 gezeigt, umfasst der Mikrocomputer 13, um die Schaltsignale zu erzeugen, die an die Hauptschaltungs-Schaltelemente angelegt werden: eine Referenzsignal-erzeugende Vorrichtung 13a zum Erzeugen eines Referenzsignals; eine erste Dreieckswellenformsignal-erzeugende Vorrichtung 13ba zum Erzeugen eines Dreieckswellenformsignals mit einem vorbestimmten Zyklus; eine erste PWM-Grundsignal-erzeugende Vorrichtung 13c, die eine Ausgabe der Referenzsignal-erzeugenden Vorrichtung 13a und eine Ausgabe der ersten Dreieckswellenformsignal-erzeugenden Vorrichtung 13ba empfängt und ein PWM-Grundsignal erzeugt (hiernach bezeichnet als das „erste PWM-Grundsignal"), das als die Basis zum Erzeugen von Schaltsignalen dient; eine invertierende Vorrichtung 13ec, an die das erste PWM-Grundsignal eingegeben wird; und Verzögerungsvorrichtungen 13ea, 13eb. Die Ausgaben der Verzögerungsvorrichtung 13ea, 13eb in der letzten Stufe dienen als die Schaltsignale zum Ansteuern der Hauptschaltungs-Schaltelemente.
  • Darüber hinaus umfasst der Mikrocomputer 13, um ein PWM-Grundsignal (hiernach bezeichnet als ein „zweites PWM-Grundsignal"), das als ein Auslöser des Umkehrspannungs-Anlegsignal dient, das an die Umkehrspannungs-Anlegschaltelemente 11 angelegt wird: eine zweite Dreieckswellenformsignal-erzeugende Vorrichtung 13bb, die eine Dreieckswellenform mit dem gleichen Zyklus wie jene der Dreieckswellenform ausgibt, die die erste Dreieckswellenformsignal-erzeugende Vorrichtung 13ba ausgibt und ebenso eine Phase aufweist, die um eine vorbestimmte Zeit vorauseilt; eine zweite PWM-Grundsignal-erzeugende Vorrichtung 13d, die ein Ergebnis des Vergleichs in einer Höhe zwischen dem Referenzsignal, das von der Referenzsignal-erzeugenden Vorrichtung 13a ausgegeben wird und dem Dreieckswellenformsignal ausgibt, das von der zweiten Dreieckswellenformsignal-erzeugenden Vorrichtung 13bb ausgegeben wird; eine invertierende Vorrichtung 13fc, an die das zweite PWM-Grundsignal eingegeben wird; und Verzögerungsvorrichtungen 13fa, 13fb. Dann dienen die Ausgaben der Verzögerungsvorrichtungen 13fa, 13fb in der letzten Stufe als Auslöser der Umkehrspannungs-Anlegsignale. Bemerke, dass zur Einfachheit einer Darstellung in 2 lediglich die Ansteuersignal-erzeugenden Teile entsprechend der U-Phase und der X-Phase dargestellt sind, jedoch wird in anderen V- und Y-Phasen und W- und Z-Phasen die gleiche Konfiguration bereitgestellt, lediglich außer dass sich die Ausgabephase der Referenzsignal-erzeugenden Vorrichtung 13a unterscheidet.
  • Die invertierenden Vorrichtungen 13ec, 13fc umfassen eine Invertierschaltung zum jeweiligen Invertieren jedes eingegebenen PWM-Grundsignals. Die Verzögerungsvorrichtungen 13ea, 13eb sind Schaltungen, die beim Ansteuern der Hauptschaltungs-Schaltelemente lediglich eine AN-Zeitsteuerung des eingegebenen PWM-Grundsignals um eine vorbestimmte Zeit (Totzeit) verzögern, um einen Kurzschluss zu vermeiden, der von einem Schaltsignal verursacht werden könnte (hiernach bezeichnet als ein „AN-Signal"), das an beide eines Paares von oberen und unteren Schaltelementen angelegt wird, um die beiden Elemente gleichzeitig einzuschalten. Die vorbestimmte Zeit (Totzeit) ist vorzugsweise so kurz wie möglich aus dem Gesichtspunkt der Effizienz innerhalb des Bereiches, der in der Lage ist, den Kurzschluss zu verhindern (z. B. ungefähr 2 bis 3 μs). Insbesondere verzögert die Verzögerungsvorrichtung 13e den Beginn des AN-Signals, jedoch wird sogar in diesem Fall eine Priorität einem Schaltsignal gegeben (hiernach bezeichnet als ein „AUS-Signal"), das das Hauptschaltungs-Schaltelement ausschaltet. Das heißt, falls das Eingangssignal sich von AN zu AUS geändert hat, während das eingegebene AN-Signal verzögert wird, wird die Priorität an AUS gegeben und daher wird die Ausgabe des AN-Signals maskiert und daher wird der Ausgang der Verzögerungsvorrichtung 13e AUS gehalten. Aus diesem Grund tritt, wie im Stand der Technik beschrieben, eine Bedingung auf, bei der das Hauptschaltungs-Schaltelement nicht eingeschaltet wird, trotz dass sich das PWM-Grundsignal in dem AN-Zustand befindet.
  • Die Verzögerungsvorrichtungen 13fa, 13fb sind diejenigen zum Ausgeben von Schaltsignalen von den Ausgangsanschlüssen uB, xB (yD, vD, zF, wF), die die Umkehrspannungs-Anlegschaltelemente über die später beschriebene Einzelschusspuls-erzeugende Vorrichtung ansteuern, wodurch eine Umkehrspannung an die parasitäre Diode über den Umkehrspannungs-Anlegschaltkreis 7 angelegt wird. Die Verzögerungsvorrichtungen 13fa, 13fb umfassen die gleiche Verzögerungsschaltung wie jene der Verzögerungsvorrichtungen 13ea, 13eb. In der ersten Ausführungsform wird die Verzögerungszeit für alle Verzögerungsvorrichtungen eingestellt. Die Referenzsignal-erzeugende Vorrichtung 13a und die erste Dreieckswellenformsignal-erzeugende Vorrichtung 13ba erzeugen das Referenzsignal bzw. das erste Dreieckswellenformsignal, das als die Basis des ersten PWM-Grundsignals dient. In der ersten Ausführungsform werden diese Referenzsignal-erzeugende Vorrichtung 13a und erste Dreieckswellenformsignal-erzeugende Vorrichtung 13ba innerhalb des Mikrocomputers 13 bereitgestellt, jedoch können diese außerhalb des Mikrocomputers 13 bereitgestellt sein.
  • Die erste PWM-Grundsignal-erzeugende Vorrichtung 13c erzeugt das erste PWM-Grundsignal, das als die Basis des Schaltsignals dient, das an das Hauptschaltungs-Schaltelement angelegt wird, basierend auf dem Vergleich in einer Höhe zwischen dem Referenzsignal und dem Dreieckswellenformsignal. Das heißt, wie in der oben beschriebenen 13 gezeigt, dass das PWM-Grundsignal erzeugt wird, um den AN- oder AUS-Betrieb auf der Basis eines Ergebnisses des Vergleichs in einer Höhe zwischen dem Referenzsignal und dem Dreieckswellenformsignal durchzuführen.
  • Die zweite PWM-Grundsignal-erzeugende Vorrichtung 13b weist grundsätzlich die gleiche Funktion wie jene der ersten PWM-Grundsignal-erzeugenden Vorrichtung 13b auf und erzeugt das zweite PWM-Grundsignal aus dem Referenzsignal und dem zweiten Dreieckswellenformsignal. Das zweite PWM-Grundsignal wird an die Einzelschusspuls-erzeugende Vorrichtung 14 über die oben beschriebenen Verzögerungsvorrichtungen 13fa, 13fb, die invertierende Vorrichtung 13fc und die Ausgangsanschlüsse uB, xB angelegt und spielt eine Rolle als das Auslösersignal des später beschriebenen Umkehrspannungs-Anlegsignals. In der ersten Ausführungsform wird ein kleiner Wert von weniger als 180 Grad für den Phasenunterschied zwischen dem ersten Dreieckswellenformsignal und dem zweiten Dreieckswellenformsignal eingestellt und in diesem Fall dient eine nichtinvertierende Ausgabe, die über die Verzögerungsvorrichtung 13fa von der zweiten PWM-Grundsignal-erzeugenden Vorrichtung 13b ausgegeben wird, als der Auslöser des Umkehrspannungs-Anlegsignals zum Ansteuern des Umkehrspannungs-Anlegschaltelementes 11x der Umkehrspannungs-Anlegschaltung 7x entsprechend dem Hauptschaltungs-Schaltelement 5x, an das ein Schaltsignal, das invertiert und von der ersten PWM-Grundsignal-erzeugenden Vorrichtung 13c ausgegeben wird, zugeführt wird. Andererseits dient eine invertierte Ausgabe, die über die invertierende Vorrichtung 13fc und die Verzögerungsvorrichtung 13fb von der zweiten PWM-Grundsignal-erzeugenden Vorrichtung 13d ausgegeben wird, als der Auslöser des Umkehrspannungs-Anlegsignals zum Ansteuern des Umkehrspannungs-Anlegschaltelementes 11u der Umkehrspannungs-Anlegschaltung 7u entsprechend dem Hauptschaltungs-Schaltelement 5u, an das ein Schaltsignal, das invertiert und von der ersten PWM-Grundsignal-erzeugenden Vorrichtung 13c ausgegeben wird, zugeführt wird.
  • Bemerke, dass falls der Phasenunterschied zwischen dem ersten Dreieckswellenformsignal und dem zweiten Dreieckswellenformsignal auf nicht weniger als 180 Grad (und weniger als 360 Grad) eingestellt wird, die nichtinvertierende Ausgabe von der zweiten PWM-Grundsignal-erzeugenden Vorrichtung 13d als das Umkehrspannungs-Anlegsignal zum Ansteuern des Umkehrspannungs-Anlegschaltelementes 11u entsprechend dem Hauptschalt-Schaltelement 5u dienen kann und im Gegensatz kann die invertierte Ausgabe von der zweiten PWM-Grundsignal-erzeugenden Vorrichtung 13d als der Auslöser des Umkehrspannungs-Anlegsignals des Umkehrspannungs-Anlegschaltelementes 11x entsprechend dem Hauptschaltungs-Schaltelement 5x dienen.
  • Hier zeigt ein Zeitdiagramm, das in 3 gezeigt ist, die Ausgabesignale (AN und AUS) jedes Teils für ein Paar an Hauptschaltungs-Schaltelementen, z. B. 5u, 5x, und dieses Zeitdiagramm ist grob in dem oberen, mittleren und unteren Teil durch zwei horizontale, gepunktete Linien unterteilt. Bemerke, dass in diesem Zeitdiagramm die Signale niedrig aktiv sind, d. h. ein Hochpegel stellt AUS dar und ein Niederpegel stellt AN dar. Dies ist, da die Schaltungen der Ansteuervorrichtung 16 und der Gate-ansteuernden Vorrichtung 15 in der letzten Stufe als niedrig aktiv konfiguriert sind, jedoch können die Schaltungen leicht als hoch aktiv durch invertieren aller dieser Schaltungen konfiguriert werden.
  • Oben in 3 sind die jeweiligen Wellenformen des Grundsignals dargestellt, das in der Referenzsignal-erzeugenden Vorrichtung 13a erzeugt wird und das Referenzsignal und erste Dreieckswellenformsignal c1 und das zweite Dreieckswellenformsignal c2, das in der ersten Dreieckswellenformsignal-erzeugenden Vorrichtung 13ba erzeugt wird und eine zweite Dreieckswellenformsignalwellenform 13bb. Das erste Dreieckswellenformsignal c1 unterscheidet sich von dem zweiten Dreieckswellenformsignal c2 lediglich in Phase darin, dass das zweite Dreieckswellenformsignal c2 dem ersten Dreieckswellenformsignal c1 um t1 vorauseilt (z. B. 1 μs).
  • Als nächstes stellt der Mittelteil aus 3 Signale dar, die basierend auf dem ersten PWM-Grundsignal erzeugt werden. Hier wird aus einem Paar von Hauptschaltungs-Schaltelementen ein Hauptschaltungs-Schaltelement mit der (parasitären) Diode, an die eine Umkehrspannung angelegt wird, als ein „eigenes Element" bezeichnet und das andere der Hauptschaltungs-Schaltelemente das mit dem eigenen Element gepaart ist, wird als „komplementäres Element" bezeichnet und die Beschreibung wird unter Verwendung dieser Begriffe durchgeführt. Bemerke, dass, falls beide des Paares von Hauptschaltungs-Schaltelementen aus FETs gebildet sind, die Beziehung zwischen dem eigenen Element und dem komplementären Element eine relative ist.
  • Ein Ursprungssignal α1 des ersten PWM-Grundsignals wird zu AN (niedrig), wenn das erste Dreieckswellenformsignal größer als das Referenzsignal ist (siehe den Zeitpunkt A aus 3). Auf der Basis des Ursprungssignals α1 wird ein Schaltsignal α1' erzeugt, während es um t2 (Totzeit, z. B. 3 μs) in der Verzögerungsvorrichtung 13ea verzögert wird und dann zu dem eigenen Element zugeführt. Andererseits wird zu dem komplementären Element ein Schaltsignal α2' zugeführt, das durch Verzögern eines Signals α2 um t2 in der Verzögerungsvorrichtung 13eb erhalten wird, wobei das Signal α2 durch invertieren des Ursprungssignals α1 durch die invertierende Vorrichtung 13ec erhalten wird.
  • Der untere Teil aus 3 stellt Signale dar, die basierend auf dem zweiten PWM-Grundsignal erzeugt werden. Da die Phase des zweiten PWM-Grundsignals um t1 verglichen mit dem ersten PWM-Grundsignal vorauseilt, wird ein Ursprungssignal β1 des zweiten PWM-Grundsignals um t1 früher AN als das Ursprungssignal α1 des ersten PWM-Grundsignals.
  • Ein Inversionssignal β2 dieses Ursprungssignals wird um t2 in der Verzögerungsvorrichtung 13fb verzögert, um als das Inversionssignal β2' zu dienen und wird dann zu der Einzelschusspuls-erzeugenden Vorrichtung 14 zugeführt, bei der ein Signal (Umkehrspannungs-Anlegsignal) β2'' mit einer vorbestimmten AN-Zeitbreite tc erzeugt wird, das an das Umkehrspannungs-Anlegschaltelement 11 des eigenen Elementes angelegt wird. Andererseits wird ein Signal β1', das durch verzögern des Ursprungssignals β1 von der zweiten PWM-Grundsignal-erzeugenden Vorrichtung 13b um t2 in der Verzögerungsvorrichtung 13fa erzeugt wird, in das Umkehrspannungs-Anlegsignal β1'' mit der vorbestimmten AN-Zeitbreite tc in der Einzelschusspuls-erzeugenden Vorrichtung 14 umgewandelt und dieses Signal wird zu dem Umkehrspannungs-Anlegschaltelement 11 des komplementären Elementes über die Ansteuerschaltung 15X zugeführt. Bemerke, dass, da die β1''-Signalerzeugung in der Einzelschusspuls-erzeugenden Vorrichtung 14 in einer extrem kurzen Zeit verglichen mit der Verzögerungszeit in der Verzögerungsvorrichtung 13e beendet wird, die Verzögerungszeit in diesem Teil vernachlässigbar ist.
  • Die ersten und zweiten PWM-Grundsignale, die in der ersten PWM-Grundsignal-erzeugenden Vorrichtung 13c und der zweiten PWM-Grundsignal-erzeugenden Vorrichtung 13d erzeugt werden, werden unter der gleichen Frequenz und dem gleichen Steuerwert erzeugt. Da jedoch das zweite PWM-Grundsignal das zweite Dreieckswellenformsignal verwendet, dessen Phase um t1 in Bezug auf das erste Dreieckswellenformsignal zum Erzeugen des ersten PWM-Grundsignals vorauseilt, weisen das zweite PWM-Grundsignal und unterschiedliche Arten von Signalen, die auf diesem basieren, eine Phasen-(Zeit)-Vorauseilung um t1 in Bezug auf das erste PWM-Grundsignal bzw. die unterschiedlichen Arten von Signalen auf, die auf diesem basieren.
  • Als ein Ergebnis wird die AN-Zeitsteuerung des Umkehrspannungs-Anlegsignals des eigenen Elementes um t1 früher als die invertierte Ausgabe des ersten PWM-Grundsignals ausgegeben und eilt weiter um t1 in Bezug auf eine Zeitsteuerung voraus, bei der das komplementäre Element verzögert um t2 eingeschaltet wird, wie in 3 dargestellt. Demgemäß ist es möglich, die Umkehrspannung an die Diode des eigenen Elementes anlegen, bevor das komplementäre Element eingeschaltet wird. Hier ist die AN-Zeitbreite tc des Umkehrspannungs-Anlegsignals größer als t1 eingestellt, so dass der AN-Zeitraum des Umkehrspannungs-Anlegsignals des eigenen Elementes um t1 früher als die AN-Zeitsteuerung des komplementären Elementes beginnen kann und später um tb (= tc·t1) als die AN-Zeitsteuerung des komplementären Elementes enden kann. Als ein Ergebnis kann, während dem kurzen Zeitraum (tb) nachdem das komplementäre Element eingeschaltet wird, eine Zeit für die Umkehrspannung, die an die Diode angelegt werden soll, die antiparallel mit dem eigenen Element verbunden ist, sichergestellt werden und daher ist es möglich, sicher den Umkehrstrom dieser Diode zu unterdrücken. Falls zum Beispiel t1 = 1 μsec und tc = 2 μsec, kann 1 μsec als tb sichergestellt werden.
  • Wie oben bei der Verwendung von zwei PWM-Grundsignalen mit unterschiedlichen Phasen beschrieben, wird ein Schaltsignal des Hauptschaltungs-Schaltelementes einschließlich eines MOSFETs mit einer parasitären Diode, an das eine Umkehrspannung angelegt wird, aus einem der PWM-Grundsignale erzeugt und ein Umkehrspannungs-Anlegsignal zum Anlegen einer Umkehrspannung an diese parasitäre Diode wird aus dem anderen PWM-Grundsignal mit einer vorauseilenden Phase erzeugt. Dadurch ist es möglich, einen Umrichter zu erhalten, der, wenn die Pulsweite des PWM-Grundsignals an der Seite des eigenen Elementes kleiner als die Totzeit wird, das Auftreten eines derartigen Zustandes vermeiden kann, dass der Umkehrspannungs-Anlegschaltkreis nicht arbeitet, während ein Umkehrstrom in die parasitäre Diode fließen kann und daher zu unterdrücken, dass ein Umkehrstrom in die parasitäre Diode fließt, wenn erforderlich, wodurch eine Verringerung in einem Leistungsverbrauch oder Rauschen erzielt wird. Wenn darüber hinaus im Gegensatz die Pulsweite des PWM-Grundsignals auf der Seite des komplementären Elementes kleiner als die Totzeit wird, kann ein verschwenderischer Leistungsverbrauch durch Verhindern des Auftretens eines derartigen Zustandes unterdrückt werden, dass die Umkehrspannungs-Anlegschaltung unnötigerweise arbeitet.
  • Bemerke, dass in der oben beschriebenen Ausführungsform alle Verzögerungszeiten der Verzögerungsvorrichtung 13e auf die gleiche eingestellt werden; jedoch kann die Verzögerungszeit jeder Verzögerungsvorrichtung 13e innerhalb eines bestimmten Bereiches modifiziert werden. In diesem Fall kann die AN-Zeitsteuerung des Umkehrspannungs-Anlegsignals unter Verwendung sowohl eines Phasenunterschiedes in den beiden PWM-Grundsignalen als auch zusätzlich eines Unterschiedes zwischen den Verzögerungszeiten in den Verzögerungsvorrichtungen eingestellt werden. Falls jedoch die Verzögerungszeiten eingestellt werden, so dass diese sich voneinander unterscheiden, arbeitet, sogar wenn das AN-Signal in Bezug auf das eigene Element maskiert worden ist, die Umkehrspannungs-Anlegschaltung 7 des komplementären Elementes, um eine verschwenderische Umkehrspannung anzulegen oder die Umkehrspannungs-Anlegbetrieb kann in Abhängigkeit der Zeitsteuerung nicht ausgeführt werden. Während darüber hinaus das eigene Element AN ist, arbeitet die Umkehrspannungs- Anlegschaltung 7 von diesem. Es ist daher vorzuziehen, dass die Verzögerungszeiten von zumindest einem Satz der folgenden zwei Verzögerungsvorrichtungen auf die gleiche eingestellt werden: eine der Verzögerungsvorrichtungen entsprechend jedem Hauptschaltungs-Schaltelement 5 und die andere der Verzögerungsvorrichtungen entsprechend der Umkehrspannungs-Anlegschaltung 7 dieses Elementes (z. B. 13ea und 13fb oder 13eb und 13fa).
  • Bemerke, dass in den vergangenen Jahren ein Mikrocomputer mit zwei Sätzen von Dreiphasen-PWM-Ausgaben, die in der Lage sind, gleichzeitig zwei Invertervorrichtungen zu betreiben, d. h. eine Invertervorrichtung zum Antreiben eines Kompressormotors und eine Invertervorrichtung zum Antreiben eines Gebläsemotors in einer Klimaanlage, entwickelt worden ist und falls daher ein derartiger Mikrocomputer verwendet wird, diese Ausführungsform extrem leicht konfiguriert werden kann.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform in der Erfindung beschrieben.
  • Bemerke, dass in der zweiten Ausführungsform der gleichen Komponente wie der Komponente, die in der ersten Ausführungsform beschrieben wird, das gleiche Bezugszeichen gegeben wird und dass die Beschreibung der gleichen Komponente ausgelassen wird, da dies eine Verdoppelung erfordert.
  • Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich in einer Konfiguration von der ersten Ausführungsform darin, dass eine Umkehrspannungs-Anlegsignalkorrekturvorrichtung 20 bereitgestellt ist, die die Einzelschusspuls-erzeugende Vorrichtung 14 der ersten Ausführungsform umfasst und dass eine Schaltvorrichtung 13h in dem Mikrocomputer in 2 bereitgestellt ist, die in der Lage ist, die Ausgabe/Nicht- Ausgabe eines Umkehrspannungs-Anlegsignals zu schalten. Die Schaltvorrichtung 13h gibt „H" aus, wenn das Umkehrspannungs-Anlegsignal zugelassen ist und gibt „L" aus, wenn das gleiche nicht zugelassen ist.
  • Wie in 4 gezeigt, ist in dem Umrichter 1, der die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft, die Umkehrspannungs-Anlegsignalkorrekturvorrichtung 20 zwischen der Inverterschaltung 3 und dem Mikrocomputer 13 verbunden.
  • Wie durch die gestrichelte Linie aus 5 gezeigt, wird in dem Mikrocomputer 13 die Schaltvorrichtung 13h bereitgestellt, die ein Löschsignal Cm zum Anhalten der Erzeugung des Umkehrspannungs-Anlegsignals β'' erzeugt. Es kann nämlich geschaltet werden, ob das Umkehrspannungs-Anlegsignal β'' ausgegeben wird oder nicht. Da die PWM-Grundsignal-erzeugende Vorrichtung in einem Mikrocomputer typischerweise durch Logikschaltungen gebildet wird, die in diesem bereitgestellt sind, kann die PWM-Grundsignal-erzeugende Vorrichtung alle Ausgaben von sechs Phasen ein- oder ausschalten, jedoch kann diese weder veranlassen, dass ein PWM-Grundsignal entsprechend einem spezifischen Hauptschaltungs-Schaltelement nicht ausgegeben werden soll, noch veranlassen, dass ein spezifisches Umkehrspannungs-Anlegsignal nicht betrieben werden soll. Dann wird in der zweiten Ausführungsform die Schaltvorrichtung 13h innerhalb des Mikrocomputers 13 bereitgestellt, um die externe Ausgabe zum Schalten der Ausgabe/Nicht-Ausgabe des einzelnen Umkehrspannungs-Anlegsignals β'' basierend auf einem Steuerprogramm in dem Mikrocomputer 13 zu erlauben.
  • 6 zeigt die Schaltungskonfiguration innerhalb der Umkehrspannungs-Anlegsignalkorrekturvorrichtung 20. Bemerke, dass zur Einfachheit einer Darstellung lediglich Teile, die sich auf ein einzelnes Hauptschaltungs-Schaltelement 5U beziehen und die Umkehrspannungs-Anlegschaltung 7U entsprechend diesem Schaltelement in 6 extrahiert und dargestellt sind. Tatsächlich ist diese Schaltung für jedes der Hauptschaltungs-Schaltelemente 5u bis 5z bereitgestellt, so dass insgesamt sechs Schaltungen für den Dreiphasen-Inverter benötigt werden.
  • Innerhalb der Umkehrspannungs-Anlegsignalkorrekturvorrichtung 20 sind eine Verriegelungsschaltung 20a, eine Einzelschusspuls-erzeugende Vorrichtung 20b und eine UND-Schaltung 20c bereitgestellt, die das Löschsignal Cm von der Schaltvorrichtung 13h und ein Signal von der Verriegelungsschaltung 20a empfängt und eine UND-Ausgabe der beiden Signale zu der Einzelschusspuls-erzeugenden Vorrichtung 20b zuführt. Bemerke, dass in dieser Ansicht die Schaltungen grundsätzlich als aktiv niedrig konfiguriert sind.
  • Ein Schaltsignal (hier zur Einfachheit als ein „uA-Signal" bezeichnet und entsprechend zu α1' in 3 und 5), das über den Ausgabeanschluss uA an das U-Phasen-Hauptschaltungs-Schaltelement 5u ausgegeben wird, wird in die Verriegelungsschaltung 20a eingegeben. Diese Verriegelungsschaltung 20a ist eine so genannte D-Verriegelungsschaltung, bei der das uA-Signal in einen CLK-Anschluss eingegeben wird und der gleiche Wert wie der Wert eines Eingabeanschlusses D an einen Q-Anschluss bereitgestellt wird, wenn das uA-Signal „L" (AN) ist. Andererseits wird ein Umkehrspannungs-Anlegsignal (hier zur Einfachheit als ein „uB-Signal" bezeichnet), das von dem Ausgabeanschluss uB von dem Mikrocomputer 13 ausgegeben wird, an die Einzelschusspuls-erzeugende Vorrichtung 20b angelegt, die als die Einzelschusspuls-erzeugende Vorrichtung dient. Die Einzelschusspuls-erzeugende Vorrichtung 20b gibt, falls es eine „L"-Eingabe des Umkehrspannungs-Anlegsignals uB gibt, von diesem Zeitpunkt an ein „L"-Signal von einer Q-Balken-Ausgabe für einen Zeitraum aus, der von einer CR-Zeitkonstante eines Widerstandes und eines Kondensators bestimmt wird, der mit einem nicht dargestellten externen Anschluss verbunden ist. Diese Q-Balken-Ausgabe dient als das Umkehrspannungs-Anlegsignal β2'' zum Steuern des Betriebes des Umkehrspannungs-Anlegschaltelementes 11u. Darüber hinaus werden das Löschsignal Cm und die Q-Ausgabe der Verriegelungsschaltung 20a in einen Löschanschluss (CLR) der Einzelschusspuls-erzeugenden Vorrichtung 20b über die UND-Schaltung 20c eingegeben. Wenn „L" in diesen Löschanschluss eingegeben wird, gelangt die Einzelschusspuls-erzeugende Vorrichtung 20b in einen gelöschten Zustand, d. h. die Ausgabe wird zu „H". Falls demgemäß „L" in einen der Eingänge der UND-Schaltung 20c eingegeben wird, wird das Umkehrspannungs-Anlegsignal β2'', das der Q-Balken-Anschluss der Einzelschusspuls-erzeugenden Vorrichtung 20b ausgibt, immer „H" und daher wird der Umkehrspannungs-Anlegbetrieb nicht ausgeführt.
  • Hier ist das Löschsignal Cm gewöhnlicher Weise auf eine „H(Erlaubnis)"-Ausgabe eingestellt und daher gibt, während die Einzelschusspuls-erzeugende Vorrichtung 20b den normalen Betrieb durchführt, um das Umkehrspannungs-Anlegsignal β2'' von „L" von Q-Balken für einen vorbestimmten Zeitraum auszugeben, falls sich das Schaltsignal uA zum Ansteuern des eigenen Elementes 5u zu „AN" geändert hat (von "H" zu „L"), die Verriegelungsschaltung 20a von dem Q-Anschluss eine „L"-Ausgabe des Umkehrspannungs-Anlegsignals β2'' aus, die von dem Q-Balken-Anschluss der Einzelschusspuls-erzeugenden Vorrichtung 20b ausgegeben wird und in den D-Anschluss eingegeben wird. Demgemäß ändert sich in der UND-Schaltung 20c die Ausgabe von dieser von dem vorherigen „H" zu „L" und die Einzelschusspuls-erzeugende Vorrichtung 20b wird zurückgesetzt und dann wird das Umkehrspannungs-Anlegsignal β2'' des Q-Balken-Anschlusses auf „H" gesetzt und daher wird der Umkehrspannungs-Anlegbetrieb angehalten. Da die Ausgabe des Q-Balken-Anschlusses in den D-Anschluss der Verriegelungsschaltung 20a eingegeben wird, kehrt dann der Q-Anschluss der Verriegelungsschaltung 20a von „L" zu „H" zurück und der Löschzustand der Einzelschusspuls-erzeugenden Vorrichtung 20b wird abgebrochen. Jedoch wird die „H"-Ausgabe aufrechterhalten, bis erneut das Umkehrspannungs-Anlegsignal β2'' „L" wird.
  • Da die Umkehrspannungs-Anlegsignalkorrekturvorrichtung 20 demgemäß bereitgestellt wird, ist es möglich den folgenden Zustand nicht zu verursachen: ein verschwenderischer Strom fließt, wenn eine Zeitsteuerung, bei der das Schaltsignal uA zum Ansteuern des eigenen Elementes 5u früher von AUS zu AN wird als eine Zeitsteuerung, bei der das Umkehrspannungs-Anlegsignal β2'' entsprechend diesem Element zu AUS wird, nämlich wenn der AN-Zeitraum eines Umkehrspannungs-Anlegsignals, der von der Einzelschusspuls-erzeugenden Vorrichtung 20b eingestellt wird, zu lang ist und daher der Umkehrspannungs-Anlegbetrieb nicht ausgeschaltet wird, selbst falls das eigene Element AN wird.
  • Ein Zeitdiagramm, das in 7 dargestellt ist, zeigt von Oben an das Schaltsignal uA zum Ansteuern des Hauptschaltungs-Schaltelementes 5u, das Umkehrspannungs-Anlegsignal β2', das nicht von der Umkehrspannungs-Anlegsignalkorrekturvorrichtung 20 korrigiert worden ist, das Umkehrspannungs-Anlegsignal β2', das von dem Mikrocomputer 13 ausgegeben wird bzw. das Umkehrspannungs-Anlegsignal β2'', das von der Umkehrspannungs-Anlegsignalkorrekturvorrichtung 20 korrigiert worden ist. Bemerke, dass dieses Zeitdiagramm ebenso in der aktiv-niedrig-Bedingung dargestellt ist.
  • In dieser Weise wird eine Zeitsteuerung, bei der das Signal zum Ansteuern des Hauptschaltungs-Schaltelementes mit einer parasitären Diode eingeschaltet wird, an die eine Umkehrspannung angelegt wird, als ein Auslöser verwendet, um das Signal zum Anlegen einer Umkehrspannung an die parasitäre Diode auszuschalten, wobei das letztere Signal von der Umkehrspannungs-Anlegschaltung erzeugt wird. Daher ist es möglich, zu verhindern, dass die Umkehrspannungs-Anlegschaltung es fortsetzt zu arbeiten, trotz dass das Ansteuersignal des Hauptschaltungs-Schaltelementes an ist, wodurch ein verschwenderischer Stromfluss verhindert wird. Bemerke, dass, obwohl in der zweiten Ausführungsform auf der Basis des AN-Signals des Schaltsignals des eigenen Elementes der Betrieb der Umkehrspannungs-Anlegschaltung 7 dieses Elements ausgeschaltet ist, der gleiche Effekt erhalten werden kann, selbst falls der Betrieb der Umkehrspannungs-Anlegschaltung 7 des eigenen Elementes bei der AUS-Zeitsteuerung des Schaltsignals des komplementären Elementes ausgeschaltet ist, wobei die AUS-Zeitsteuerung um eine Verzögerungszeit früher als das AN-Signal des Schaltsignals des eigenen Elementes auftritt.
  • Wenn darüber hinaus der Umkehrspannungs-Anlegbetrieb auf den Nicht-Ausgabe-(Sperr)-Betrieb durch Setzen des Löschsignals Cm auf „L" gesetzt ist, wird die Ausgabe der UND-Schaltung 20c immer zu „L", ungeachtet der Zustände des Schaltsignals uA und des Umkehrspannungs-Anlegsignals uB (β2'). Demgemäß wird der Q-Balken-Anschluss der Einzelschusspuls-erzeugenden Vorrichtung 20b immer „H", so dass der Betrieb der Umkehrspannungs-Anlegschaltung 7 verhindert (gestoppt) werden kann. Bemerke, dass dieser Sperrbetrieb für jede einzelne Umkehrspannungs-Anlegschaltung 7 eingestellt werden kann.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • Als nächstes wird eine dritte Ausführungsform in der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der untenstehenden Beschreibung wird der gleichen Komponente wie der Komponente, die in der ersten oder zweiten Ausführungsform beschrieben ist, das gleiche Bezugszeichen gegeben und die Beschreibung der gleichen Komponente wird ausgelassen.
  • In der dritten Ausführungsform ist, wie in 8 gezeigt, die Einzelschusspuls-erzeugende Vorrichtung 14, die in der ersten Ausführungsform an der Inverterschaltungsseite bereitgestellt ist, innerhalb eines Mikrocomputers 43 eingeschlossen.
  • Wie in 9 gezeigt, schließt der Mikrocomputer 43 ein: eine erste PWM-Signal-erzeugende Vorrichtung 43c einschließlich der ersten PWM-Grundsignal-erzeugenden Vorrichtung und der Verzögerungsvorrichtung und invertierenden Vorrichtung, die in der ersten Ausführungsform danach verbunden ist; eine zweite PWM-Signal-erzeugende Vorrichtung 43d einschließlich der zweiten PWM-Grundsignal-erzeugenden Vorrichtung und der Verzögerungsvorrichtung und der invertierenden Vorrichtung, die in der ersten Ausführungsform danach verbunden ist; und eine Einzelschusspuls-erzeugende Vorrichtung zum Ausgeben von Umkehrspannungs-Anlegsignalen. Bemerke, dass in den Blockdiagrammen aus 9 bis 11, die den Mikrocomputer zeigen, die Referenzsignal-erzeugende Vorrichtung 13a, die erste Dreieckswellenformsignal-erzeugende Vorrichtung 13ba und die zweite Dreieckswellenformsignal-erzeugende Vorrichtung 13bb ausgelassen sind.
  • In der ersten PWM-Signal-erzeugenden Vorrichtung 43c werden Schaltsignale α1' bis α6' der jeweiligen Hauptschaltungs-Schaltelemente der U-Phase bis Z-Phase von einem Ausgangsport ausgegeben, der für jeweils jede Phase der U-Phase bis Z-Phase bereitgestellt ist.
  • In der zweiten PWM-Signal-erzeugenden Vorrichtung 43d werden die erzeugten, zweiten PWM-Signale β1' bis β6' jeweils in einen Auslösereingang der entsprechenden Phase der Einzelschusspuls-erzeugenden Vorrichtung 43e eingegeben.
  • Die Einzelschusspuls-erzeugende Vorrichtung 43e ist funktional diejenige, die durch Anordnen von sechs Einzelschusspuls-erzeugenden Vorrichtungen 14 hergestellt wird, die in der ersten Ausführungsform beschrieben sind und weist sechs Auslösereingänge bzw. Ausgänge auf. Der Auslösereingang empfängt die zweiten PWM-Signale β1' bis β6' von der zweiten PWM-Signal-erzeugenden Vorrichtung 43d und gibt mit diesen zweiten PWM-Signalen als den Auslösersignalen Umkehrspannungs-Anlegsignale β1'' bis β6'' mit einer Pulsweite einer vorbestimmten Zeit aus dem Ausgangsport aus.
  • In dieser Weise ist es durch Bereitstellen der Einzelschusspuls-erzeugenden Vorrichtung innerhalb des Mikrocomputers 43 möglich, die externe Schaltung unnötig zu machen und die Schaltungen zu verringern, die an der Inverterschaltungs-3-Seite bereitgestellt werden, wie in 8 gezeigt. Darüber hinaus weisen einige der kommerziell verfügbaren Mikrocomputer einen Ausgangsanschluss für einen Einzelschusspuls auf und in derartigen Mikrocomputern wird, um einen externen Auslöser als das Signal zu verwenden, das als die Basis zum Ausgeben eines Einschusspulses dient, ein Eingangsanschluss für den externen Auslöser bereitgestellt. Gemäß der dritten Ausführungsform gibt es keine Notwendigkeit, einen derartigen Eingangsanschluss bereitzustellen und ebenso können externe Verdrahtungen ausgelassen werden und der Mikrocomputer ist kompakt hergestellt und weitere Schaltungen und Ähnliches, die in der Peripherie des Mikrocomputers hinzugefügt sind, können verringert werden.
  • (Vierte Ausführungsform)
  • Als nächstes wird eine vierte Ausführungsform in der vorliegenden Erfindung beschrieben. In dieser Ausführungsform wird der gleichen Komponente wie der Komponente, die in den ersten bis dritten Ausführungsformen beschrieben ist, das gleiche Bezugszeichen gegeben und die Beschreibung der gleichen Komponente wird ausgelassen, da dies eine Verdoppelung erfordert.
  • In der vierten Ausführungsform ist, wie in 10 gezeigt, die Umkehrspannungs-Anlegsignalkorrekturvorrichtung 20, die in der zweiten Ausführungsform unabhängig bereitgestellt ist, innerhalb des Mikrocomputers eingeschlossen. Bemerke, dass die Hardware-Blockkonfiguration in diesem Fall die gleiche wie jene aus 8 ist, die die dritte Ausführungsform darstellt.
  • (Fünfte Ausführungsform)
  • Als nächstes wird eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bemerke, dass in der fünften Ausführungsform der gleichen Komponente wie der Komponente, die in den ersten bis vierten Ausführungsformen beschrieben ist, das gleiche Bezugszeichen gegeben wird und die Beschreibung der gleichen Komponente ausgelassen wird, da dieses eine Verdoppelung erfordert.
  • In der fünften Ausführungsform ist, wie in 8 gezeigt, ein Stromsensor 50 bereitgestellt, der einen Strom, der in ein Schaltelement fließt, durch Messen einer Spannung zwischen beiden Enden eines Widerstands detektiert, der in Serie mit dem Hauptschaltungs-Schaltelement der Inverterschaltung 3 verbunden ist, um einen Strom zu messen, wodurch eine Abnormalitätsdiagnose des Hauptschaltungs-Schaltelementes und der Umkehrspannungs-Anlegschaltung durchgeführt wird.
  • Wie in 11 gezeigt, sind eine Strom-detektierende Vorrichtung 13f, eine Diagnosevorrichtung 13g und eine Bestimmungs- und Steuervorrichtung 13i neu innerhalb des Mikrocomputers 43 bereitgestellt. Die Strom-detektierende Vorrichtung 13f ist mit dem Stromsensor 15 verbunden und das Detektionsergebnis eines Stromes wird an die Diagnosevorrichtung 13g gesendet, wo es diagnostiziert wird, ob der Strom, der von der Strom-detektierenden Vorrichtung 13f detektiert wird, ein Überstrom ist. Diese Diagnosevorrichtung 13g ist weiter mit der Bestimmungs- und Steuervorrichtung 13i verbunden und überträgt das Diagnoseergebnis an diese. Die Bestimmungs- und Steuervorrichtung 13i schreitet mit einem Diagnosefluss voran, um weiter jeden Teil der Inverterschaltung 3 basierend auf dem Diagnoseergebnis von der Diagnosevorrichtung 13g zu diagnostizieren. Aus diesem Grund führt gemäß einem Diagnosefluss die Bestimmungs- und Steuervorrichtung 13i eine Steuerung durch, um die jeweiligen Signalausgaben zu der ersten PWM-erzeugenden Vorrichtung 43c und Schaltvorrichtung 13h zuzulassen oder nicht zuzulassen. Bemerke, dass hier die erste PWM-erzeugende Vorrichtung 43c ein PWM-Signal unabhängig und frei für jedes Element ausgeben kann, wobei das PWM-Signal an jedes Hauptschaltungs-Schaltelement für die Betriebsüberprüfung des Inverters zugeführt wird. Darüber hinaus kann die zweite PWM-Signal-erzeugende Vorrichtung 43d ein Umkehrspannungs-Anlegsignal entsprechend dem PWM-Signal ausgeben, das die oben beschriebene erste PWM-erzeugende Vorrichtung 43c ausgibt. Darüber hinaus kann, wie oben beschrieben, für die Ausgabe des Umkehrspannungs-Anlegsignals der zweiten PWM-Signal-erzeugenden Vorrichtung 43d die Ausgabe/Nicht-Ausgabe von der Ausgabe einer Schaltvorrichtung 13h geschaltet werden.
  • Wie in 12A gezeigt, wird in dem Diagnosefluss zunächst bestimmt, ob die Leistungsquelle der Inverterschaltung 3 AN ist oder nicht (ST1). Falls die Leistungsquelle nicht AN ist (N in ST1), wird die Diagnose nicht durchgeführt. Dieser Diagnosefluss ist für die Abnormalitätsdiagnose eines Hauptschaltungs-Schaltelementes und einer Umkehrspannungs-Anlegschaltung während einem Starten der Inverterschaltung 3 vorgesehen.
  • Falls die Leistungsquelle AN ist (J in ST1), wird zunächst in der Schaltvorrichtung 13h die Ausgabe des Umkehrspannungs-Anlegsignals verhindert (ST2). Bemerke, dass in dem Umrichter, bei dem die Schaltung der Ausgabe außerhalb des Mikrocomputers durchgeführt wird, wie in 4 gezeigt, das Signal Cm zum Verhindern der Ausgabe eines Umkehrspannungs-Anlegsignals von dem Mikrocomputer an die Umkehrspannungs- Anlegsignalkorrekturvorrichtung 20 übertragen wird. Durch Durchführen einer derartigen Steuerung kann eine Abnormalitätsdiagnose eines Hauptschaltungs-Schaltelementes zunächst durchgeführt werden. Hiernach zeigen die Schritte bis ST23 den Abnormalitätsdiagnosefluss eines Hauptschaltungs-Schaltelementes.
  • Zunächst wird die Abnormalitätsdiagnose der X-Phase, Y-Phase und Z-Phase durchgeführt, die Unterseitenphasen sind. Die Bestimmungs- und Steuervorrichtung 13i führt derartige Steuerungen durch, dass die erste PWM-erzeugende Vorrichtung 43c ein PWM-Signal für einen kurzen Zeitraum an die Hauptschaltungs-Schaltelemente 5u, 5v und 5w der U-Phase, V-Phase und W-Phase ausgibt, wodurch die Hauptschaltungs-Schaltelemente 5u, 5v und 5w eingeschaltet werden (ST3). Dann werden Ströme, die in diese Elemente geflossen sind, mit der Strom-detektierenden Vorrichtung 13f über den Stromsensor 50 detektiert und dann wird in der Diagnosevorrichtung 13g diagnostiziert, ob dies ein Überstrom ist oder nicht (ST4). Auf Empfang dieses Diagnoseergebnisses hin führt die Bestimmungs- und Steuervorrichtung 13i Steuerungen derart durch, dass die erste PWM-erzeugende Vorrichtung 43c die Ausgabe des PWM-Signals an die Hauptschaltungs-Schaltelemente 5u, 5v und 5w ausschaltet (ST5). Während diesem Zeitraum bleiben die Schaltelemente 5x, 5y und 5z der Unterseitenphase AUS unter Steuerung. Falls demgemäß ein Überstrom in der Diagnosevorrichtung 13g detektiert wird, kann eines der Schaltelemente 5x, 5y oder 5z der Unterseitenphase spontan eingeschaltet sein oder kann sich in einem Kurzschlussfehler befinden.
  • Die Bestimmungs- und Steuervorrichtung 13i bestimmt, ob das Diagnoseergebnis von der Diagnosevorrichtung 13g ein Überstrom ist oder nicht (ST6) und falls ein Überstrom detektiert wird (J in ST6), wird es bestimmt, dass das Hauptschaltungs-Schaltelement 5x, 5y oder 5z der Unterseitenphase höchstwahrscheinlich kurzgeschlossen (zerstört) ist (ST7) und der Betrieb der Inverterschaltung 3 wird hiernach verhindert (ST8).
  • Falls das Hauptschaltungs-Schaltelement 5x, 5y oder 5z der Unterseitenphase nicht kurzgeschlossen ist (N in ST6), wird eine Abnormalitätsdiagnose der U-Phase, V-Phase und W-Phase in einer ähnlichen Weise durchgeführt, die die Oberseitenphasen sind. Das heißt, mit ausgeschalteten Hauptschaltungs-Schaltelementen 5u, 5v und 5w werden die Hauptschaltungs-Schaltelemente 5x, 5y und 5z für einen kurzen Zeitraum AN gehalten (ST9) und es wird diagnostiziert (geprüft), ob ein Strom, der in dieser Zeit geflossen ist, ein Überstrom ist oder nicht (ST10). Dann wird die erste PWM-erzeugende Vorrichtung 43c gesteuert, um die Hauptschaltungs-Schaltelemente 5x, 5y und 5z auszuschalten (ST11) und dann wird es bestimmt, ob das Diagnoseergebnis von der Diagnosevorrichtung 13g ein Überstrom ist oder nicht (ST12). Falls ein Überstrom detektiert wird (J in ST12), wird es bestimmt, dass das Hauptschaltungs-Schaltelement 5u, 5v oder 5w der Oberseitenphase höchstwahrscheinlich kurzgeschlossen (zerstört) ist (ST13) und daher wird der Betrieb der Inverterschaltung 3 in diesem Fall ebenso verhindert (ST8).
  • Dann wird diagnostiziert, ob es eine Kurzschlussabnormalität zwischen den jeweiligen Phasen der U-Phase bis W-Phase und X-Phase bis Z-Phase gibt. Zunächst wird eine Kurzschlussabnormalität zwischen der U-Phase und Y-Phase diagnostiziert. Die Bestimmungs- und Steuervorrichtung 13i führt Steuerungen derart durch, dass die erste PWM-erzeugende Vorrichtung 43c ein vorbestimmtes PWM-Signal an die Hauptschaltungs-Schaltelemente 5u und 5y der U-Phase und V-Phase für einen kurzen Zeitraum ausgibt, wodurch die Hauptschaltungs-Schaltelemente 5u und 5y auf den AN-Zustand gesetzt werden (ST14). Dann diagnostiziert (prüft) die Bestimmungs- und Steuervorrichtung 13i Ströme, die in diese Elemente geflossen sind, über den Stromsensor 50 (ST15) und empfängt dieses Diagnoseergebnis. Auf Empfang dieses Diagnoseergebnisses hin führt die Bestimmungs- und Steuervorrichtung 13i derartige Steuerungen durch, dass die erste PWM-erzeugende Vorrichtung 43c die Ausgabe des PWM-Signals zu den Hauptschaltungs-Schaltelementen 5u und 5y der U-Phase und Y-Phase ausschaltet (ST16).
  • Die Bestimmungs- und Steuervorrichtung 13i bestimmt, ob das Diagnoseergebnis von der Diagnosevorrichtung 13g einen Überstrom anzeigt oder nicht (ST17) und falls ein Überstrom detektiert wird (J in ST17), wird es bestimmt, dass das Hauptschaltungs-Schaltelement 5u und 5y höchstwahrscheinlich kurzgeschlossen ist, da ein Strom, der natürlicherweise durch eine Motorwicklung fließen sollte, geflossen ist, ohne durch die Motorwicklung hindurchzugehen (ST18) und der Betrieb der Inverterschaltung 13 wird in diesem Fall ebenso verhindert (ST8).
  • Wie in 12B gezeigt, wird, falls es in der Diagnosevorrichtung 13g diagnostiziert wird, dass der Detektionsstrom in der Strom detektierenden Vorrichtung 13f kein Überstrom ist (nicht kurzgeschlossen zwischen den Hauptschaltungs-Schaltelementen 5u und 5y), da lediglich ein vorbestimmter Niederpegelstrom durch die Motorwicklungen fließt (N in ST17), eine Kurzschlussabnormalität zwischen den jeweiligen Phasen der U-Phase bis W-Phase und X-Phase bis Z-Phase in einer ähnlichen Weise diagnostiziert (ST19), obwohl die genauen Schritte in dem Flussdiagramm ausgelassen sind.
  • Falls keine Abnormalität in den obigen Prozessen gefunden worden ist, wird eine Abnormalitätsdiagnose einer Umkehrspannungs-Anlegschaltung durchgeführt.
  • Zunächst wird ein Signal, um die Ausgabe eines Umkehrspannungs-Anlegsignals zuzulassen, an die Schaltvorrichtung 13h übertragen (ST20), was die erste PWM-erzeugende Vorrichtung 43c veranlasst, das erste PWM-Signal mit dem Tastgrad von 50% der U-Phase für einen kurzen Zeitraum auszugeben (ST21). In diesem Fall wird zu der X-Phase ein Signal zugeführt, das durch Invertieren Ausgabe zu der U-Phase erhalten wird. Zusammen mit der Ansteuerung der Hauptschaltungs-Schaltelemente dieser U-Phase und X-Phase wird ebenso jedes Umkehrspannungs-Anlegsignal ausgegeben. Wenn diese Elemente arbeiten, werden dann Ströme mit der Strom-detektierenden Vorrichtung 13f über den Stromsensor 50 detektiert und dann wird in der Diagnosevorrichtung 13g diagnostiziert (geprüft), ob diese Ströme Überströme sind oder nicht (ST22). Das heißt, falls die Umkehrspannungs-Anlegvorrichtung 7 jedes Elements normal arbeitet, fließt kein großer Umkehrstrom in die antiparallel verbundene Diode 6 und daher wird in der Strom-detektierenden Vorrichtung 13f kein Überstrom detektiert. Falls andererseits die Umkehrspannungs-Anlegvorrichtung 7 defekt ist, fließt ein großer Umkehrstrom in die antiparallel verbundene Diode 6 bei der AN-Zeitsteuerung des komplementären Elementes, was dann in der Strom-detektierenden Vorrichtung 13f detektiert wird. Auf Beendigung der Überstromprüfung hin steuert die Bestimmungs- und Steuervorrichtung 13i die erste PWM-erzeugende Vorrichtung 43c, um die Ausgabe des ersten PWM-Signals an die U-Phase und X-Phase einmal auszuschalten (ST23).
  • Die Bestimmungs- und Steuervorrichtung 13i bestimmt, ob das Diagnoseergebnis von der Diagnosevorrichtung 13g ein Überstrom ist oder nicht (ST24) und falls ein Überstrom detektiert worden ist (J in ST24), wird es dann bestimmt, dass es höchstwahrscheinlich eine Abnormalität in der Umkehrspannungs-Anlegschaltung der U-Phase und X-Phase gibt (ST25). Demgemäß wird in diesem Fall, wie in 12A gezeigt, der Betrieb der Inverterschaltung 3 verhindert (ST8).
  • Falls es bestimmt wird, dass es keine Abnormalität in den Umkehrspannungs-Anlegschaltungen der U-Phase und X-Phase gibt (N in ST24), wird eine Abnormalitätsdiagnose der Umkehrspannungs-Anlegschaltung der V-Phase und Y-Phase und W-Phase und Z-Phase durch die gleichen Schritte wie bei der Abnormalitätsdiagnose der Umkehrspannungs-Anlegschaltung der U-Phase und der X-Phase durchgeführt (ST26, die genauen Schritte werden ausgelassen).
  • Falls kein Überstrom in allen der obigen Betriebe detektiert worden ist, wird es bestimmt, dass es keine Abnormalität in allen Schaltungen gibt, so dass der Startbetrieb der Inverterschaltung 3 zugelassen wird (ST27). Nun ist die Abnormalitätsdiagnose der Hauptschaltungs-Schaltelemente und der Umkehrspannungs-Anlegschaltung während dem Starten der Inverterschaltung 3 beendet.
  • In dieser Weise wird eine Abnormalitätsdiagnose durch Ausnutzen einer leichten Steuerung eines Zulassens oder Nicht-Zulassens der Umkehrspannungs-Anlegsignalausgabe durchgeführt. Demgemäß ist es möglich, die Hauptschaltungs-Schaltelemente und die Umkehrspannungs-Anlegschaltung getrennt zu diagnostizieren, um zu erkennen, welche von diesen eine Abnormalität aufweist.
  • Bemerke, dass in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Dreiphasen-Inverter zum Antreiben eines Motors als ein Beispiel genommen wird, jedoch die vorliegende Erfindung nicht nur für einen Motor implementiert werden kann, sondern ebenso für jede induktive Last. Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung ebenso als Einzelphaseninverter implementiert sein.
  • Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen selbst beschränkt, sondern in ihrer Implementierungsstufe können die oben beschriebenen Ausführungsformen durch Modifizieren der Komponenten realisiert werden, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus können unterschiedliche Arten von Erfindungen durch ein geeignetes Kombinieren einer Vielzahl von Komponenten getätigt werden, die in den oben beschriebenen Ausführungsformen offenbart sind. Zum Beispiel können mehrere Komponenten von allen der Komponenten entfernt werden, die in den Ausführungsformen gezeigt sind. Darüber hinaus können die Komponenten, die zu den unterschiedlichen Ausführungsformen gehören, geeignet kombiniert werden.
  • [Industrielle Anwendbarkeit]
  • Die vorliegende Erfindung kann in unterschiedlichen Umrichtern verwendet werden, wie zum Beispiel einem Invertergerät und einem Umformergerät.
  • Zusammenfassung:
  • Einen Umrichter bereitzustellen mit: einem Paar von Hauptschaltungs-Schaltelementen (5), mit denen Dioden verbunden sind; eine Vorrichtung (13c) zum Erzeugen eines ersten PWM-Grundsignals zum Ansteuern eines Hauptschaltungs-Schaltelementen; und eine Umkehrspannungs-Anlegschaltung (7), die ausgelöst von einem zweiten PWM-Grundsignal betrieben wird, das sich von dem ersten PWM-Grundsignal lediglich in einer Phase unterscheidet.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 10-327585 [0002]

Claims (4)

  1. Umrichter gekennzeichnet durch: ein Paar von Hauptschaltungs-Schaltelementen, die mit einer Gleichspannungsquelle verbunden sind und die Leistung zu einer induktiven Last durch eine AN/AUS-Ansteuerung zuführen, wobei zumindest ein Hauptschaltungs-Schaltelement des Paares einen FET umfasst; eine Diode, die antiparallel mit jedem des Paares von Hauptschaltungs-Schaltelementen verbunden ist; eine Umkehrspannungs-Anlegvorrichtung, die eine Umkehrspannung, die niedriger als eine Spannung der Gleichstromleistungsquelle ist, an die Diode anlegt, die antiparallel mit dem FET verbunden ist; eine erste PWM-Grundsignal-erzeugende Vorrichtung, die ein erstes PWM-Grundsignal zum AN/AUS-Ansteuern des Paares von Hauptschaltungs-Schaltelementen erzeugt; eine zweite PWM-Grundsignal-erzeugende Vorrichtung, die ein zweites PWM-Grundsignal mit einer Phasenvorauseilung in Bezug auf das erste PWM-Grundsignal erzeugt; und eine Einzelschusspuls-erzeugende Vorrichtung, die ein Umkehrspannungs-Anlegsignal basierend auf dem zweiten PWM-Grundsignal erzeugt, wobei das Umkehrspannungs-Anlegsignal zum Ansteuern der Umkehrspannungs-Anlegvorrichtung für einen vorbestimmten Zeitraum dient.
  2. Umrichter gekennzeichnet durch: ein Paar von Hauptschaltungs-Schaltelementen, die mit einer Gleichspannungsquelle verbunden sind und die Leistung zu einer induktiven Last durch eine AN/AUS-Ansteuerung zuführen, wobei zumindest ein Hauptschaltungs-Schaltelement des Paares einen FET umfasst; eine Diode, die antiparallel mit jedem des Paares von Hauptschaltungs-Schaltelementen verbunden ist; eine Umkehrspannungs-Anlegvorrichtung, die eine Umkehrspannung, die niedriger als eine Spannung der Gleichstromleistungsquelle ist, an die Diode anlegt, die antiparallel mit dem FET verbunden ist; eine Schaltsignal-erzeugende Vorrichtung, die ein Schaltsignal des Paares von Hauptschaltungs-Schaltelementen basierend auf einem PWM-Grundsignal erzeugt, um das Paar der Hauptschaltungs-Schaltelemente AN/AUS-anzusteuern; eine Einzelschusspuls-erzeugende Vorrichtung, die ein Umkehrspannungs-Anlegsignal zum Betreiben der Umkehrspannungs-Anlegvorrichtung bei einer vorbestimmten Zeitsteuerung erzeugt; und eine Signalkorrekturvorrichtung zum Empfangen eines Umkehrspannungs-Anlegsignals und eines Schaltsignals bezüglich des FET, an den eine Umkehrspannung basierend auf dem Umkehrspannungs-Anlegsignal angelegt wird und die das eingegebene Umkehrspannungs-Anlegsignals ausgibt wie dieses ist, wenn das Schaltsignal AUS ist und das eingegebene Umkehrspannungs-Anlegsignals ausschaltet, wenn das Schaltsignal AN ist.
  3. Umrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von PWM-Grundsignal erzeugenden Vorrichtungen und eine Einzelschusspuls-erzeugende Vorrichtung innerhalb eines Mikrocomputers bereitgestellt sind.
  4. Umrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch: einen Stromdetektor, der einen Strom detektiert, der in die induktive Last fließt; eine Diagnosevorrichtung, die diagnostiziert, ob ein Strom, der von dem Stromsensor detektiert wird, ein Überstrom ist oder nicht; und eine Bestimmungs- und Steuervorrichtung, die basierend auf einem Ergebnis, das von der Diagnosevorrichtung diagnostiziert wird, bestimmt, ob es eine Abnormalität in dem Paar von Hauptschaltungs-Schaltelementen und in der Umkehrspannungs-Anlegvorrichtung gibt oder nicht, während gesteuert wird, ob die Ausgabe von AN/AUS-Schaltsignalen des Paars von Hauptschaltungs-Schaltelementen und von dem Umkehrspannungs-Anlegsignal zugelassen wird oder nicht.
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